一种助推器专用驱动器电路的制作方法

1.本实用新型涉及水面助推器，尤其涉及一种助推器专用驱动器电路。


背景技术：

2.水面助推器采用三相高频无刷直流电机直接驱动驱动螺旋桨作为执行机构，无需增速箱，可用于淡水域或浅海域登陆、助力泅渡使用。助推器及其驱动一般需要采用电池供电，但是，目前的驱动电路，并不能满足特殊环境下，比如军用，对三相高频无刷直流电机的驱动控制需求，驱动精度和控制灵活度并不理想，有必要进行改进。


技术实现要素：

3.针对上述现状，本实用新型提一种助推器专用驱动器电路，采用直交拓扑结构，将直流电通过电力电子变换转化为三相变频变幅值交流电，用于驱动三相高频无刷直流电机起动、调速运行和停机，并能与上位机有效进行通信。
4.为了实现本实用新型的目的，拟采用以下方案：
5.一种助推器专用驱动器电路，包括：电池组、电容组、三相逆变桥、三相逆变桥驱动电路、微控制器、阻容网络；
6.电池组连接电容组，电容组连接三相逆变桥，三相逆变桥驱动电路连接三相逆变桥和微控制器，微控制器连接阻容网络，阻容网络连接三相逆变桥输出端，三相逆变桥输出端用于连接三相高频无刷直流电机；
7.电池组用于持续提供电能，并为电容组充电；
8.电容组用于对电池组提供的电压进行滤波后传输至三相逆变桥正负端；
9.三相逆变桥用于将滤波后的电压进行转换，并在三相逆变桥驱动电路的驱动控制下，输出a、b、c三相电压以驱动三相高频无刷直流电机；
10.微控制器用于通过pwm端口输出六路驱动信号，经三相逆变桥驱动电路放大后传输至三相逆变桥，以驱动三相逆变桥开通、关断、或调整输出；
11.阻容网络用于检测三相反电动势信号，并将信号传输至微控制器，微控制器用于根据三相反电动势信号进行换相逻辑，调整pwm端口输出的六路驱动信号。
12.进一步，电容组包括一电解电容组和一磁介质电容组，电解电容组和磁介质电容组并联后，并联于电池组两端。
13.进一步，三相逆变桥包括mosfet组成的三相六桥臂：上桥臂q1、上桥臂q3、上桥臂q5、下桥臂q2、下桥臂q4、下桥臂q6，每个桥臂包括多个mosfet并联组成，三相逆变桥驱动电路用于将微控制器通过pwm端口输出的六路驱动信号放大后传输至三相逆变桥，以控制三相逆变桥各桥臂的mosfet高频开通/关断，或控制三相逆变调整输出。
14.进一步，阻容网络包括3个阻容单元，分别连接在三相逆变桥的一相输出端与微控制器之间，阻容单元包括两个电阻，一个电阻一端连接在三相逆变桥的对应相输出端，另一端连接至微控制器的比较端口cmp，另一个电阻串联于一个电阻的另一端，另一个电阻两端
并联有一个电容。
15.进一步，微控制器采用通讯接口与远程/机旁上位机进行数据交互。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.1、采用直交拓扑结构，将直流电通过电力电子变换转化为三相变频变幅值交流电，用于驱动三相高频无刷直流电机起动、调速运行和停机，并能与上位机有效进行通信；
18.2、可检测电压、电流、温度参数，并根据预设比较值进行中断控制；
19.3、可以方便驾驶员主动通过急停按钮开关进行停机/启动操作，并响应于上位机的指令进行停机/启动操作。
附图说明
20.图1为本技术实施例的整体电路结构图。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
22.本技术实施例提供一种助推器专用驱动器电路，如图1所示，包括：电池组、电容组、三相逆变桥、三相逆变桥驱动电路、微控制器、阻容网络等。
23.电池组连接电容组，电容组连接三相逆变桥，三相逆变桥驱动电路连接三相逆变桥和微控制器，微控制器连接阻容网络，阻容网络连接三相逆变桥输出端，三相逆变桥输出端用于连接三相高频无刷直流电机。
24.电池组用于持续提供电能，并为电容组充电。电池组为锂离子电池组，直流电压范围为40v至58.8v，可提供最大持续电流为200a，最大峰值电流为300a。
25.电容组用于对电池组提供的电压进行滤波后传输至三相逆变桥正负端。具体的，如图1所示，电容组包括一电解电容组和一磁介质电容组，电解电容组和磁介质电容组并联后，并联于电池组两端。电容组耐压为100v，其中电解电容组组容量不小于3000μf，磁介质电容组容量不小于75μf。
26.三相逆变桥用于将滤波后的电压进行转换，并在三相逆变桥驱动电路的驱动控制下，输出a、b、c三相电压以驱动三相高频无刷直流电机。微控制器用于通过pwm端口输出六路驱动信号，经三相逆变桥驱动电路放大后传输至三相逆变桥，以驱动三相逆变桥开通、关断、或调整输出。阻容网络用于检测三相反电动势信号，并将信号传输至微控制器，微控制器根据三相反电动势信号进行换相逻辑，调整pwm端口输出的六路驱动信号。
27.具体的，如图1所示，三相逆变桥包括mosfet组成的三相六桥臂：上桥臂q1、上桥臂q3、上桥臂q5、下桥臂q2、下桥臂q4、下桥臂q6，每个桥臂包括多个mosfet并联组成，并联个数取决于单个mosfet过流能力。例如ipb036n12n可采用四管并联，hy29n10b6过流高达280a，可采用双管并联。三相逆变桥驱动电路用于将微控制器通过pwm端口输出的六路驱动信号放大后传输至三相逆变桥，以控制三相逆变桥各桥臂的mosfet高频开通/关断，或调整输出。
28.阻容网络包括3个阻容单元，分别连接在三相逆变桥的一相输出端与微控制器之间，阻容单元包括两个电阻，一个电阻一端连接在三相逆变桥的对应相输出端，另一端连接
至微控制器的比较端口cmp，另一个电阻串联于一个电阻的另一端，另一个电阻两端并联有一个电容。阻容网络检测三相反电势信号作为三相高频无刷直流电机换相信号，简称三路换相信号。微控制器根据比较端口cmp获取的三路换相信号后，运行换相逻辑，进而调整pwm端口输出的六路驱动信号。
29.作为本技术实施例的优选方案之一：还包括电压检测单元，并联于电池组两端，包括串联的两个分压电阻，其中，一端连接电池组负极的分压电阻两端并联有一个电容，分压电阻之间的连接节点与微控制器的ad端口连接，微控制器通过ad端口检测电压信号。
30.作为本技术实施例的优选方案之二：还包括电流检测单元，包括检测电阻，串联于电池组负极端输出线路上，检测电阻两端并联有运放，运放的输出端连接微控制器的ad端口，微控制器通过ad端口检测电流信号。
31.作为本技术实施例的优选方案之三：还包括温度检测单元，温度检测单元包括设置在电容组处的温度传感器t1、设置在三相逆变桥处的温度传感器t2、设置在三相高频无刷直流电机处的温度传感器t3，温度传感器t1、温度传感器t2、温度传感器t3连接微控制器的ad端口，微控制器通过ad端口检测温度信号。
32.作为本技术实施例的优选方案之三：还包括急停单元，设于三相逆变桥的三相输出端与三相高频无刷直流电机之间，急停单元包括急停按钮开关，以及设于每一相输出端的继电器，急停按钮开关连接各继电器，用于在按下时，断开三相高频无刷直流电机的驱动实现助推器停机，在拔起时，导通三相高频无刷直流电机的驱动实现助推器启动。
33.微控制器采用通讯接口与远程/机旁上位机进行数据交互。
34.微控制器通过ad端口将所接收到的模拟量转换为数字量。将电容组两端直流电压通过电压检测单元的电阻分压和电容组滤波后获得电压检测值，一路电压数字量存储在ad寄存器1。将电池组输出负极通过电流检测单元的电路板铜皮电阻检测获得电流检测值，一路电流数字量存储在ad寄存器2。采用三个pt100温度传感器t1、t2、t3分别进行电容组、三相逆变桥和三相高频无刷直流电机进行温度检测，三路温度数字量分别存储在ad寄存器3、ad寄存器4、ad寄存器5。
35.微控制器根据各寄存器的检测参数与预设阈值比较后，可对进行中断pwm控制，关闭对三相逆变桥，实现停机。微控制器也可以根据上位机的指令，进行中断pwm的控制。
36.以上仅为本实用新型的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解，在不脱离本实用新型的范围情况下，对本实用新型进行的各种改变或同等替换，均属于本实用新型保护的范围。